نویسنده: بی.اس. دهلن؛ اتاوا، آنتاریو، کانادا

پیشگفتار:

امرزوه تعدادی زیادی از ربات‌ها جهت انجام انواع مختلف تکالیف در دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در بخش صنعت، ربات‌ها اغلب جهت انجام تکالیفی از قبیل جوشکاری نقطه‌ای، جابجایی مواد و بازوی جوشکاری استفاده می‌شوند. یک ربات بایستی ایمن و قابل اطمینان باشد. ربات غیرقابل اطمینان می‌تواند موجب شرایط غیرایمن، آسیب و مزاحمت، ایجاد هزینه نگهداری زیاد و غیره شود. همچنین در ساخت ربات‌ها از قطعات الکتریکی، الکترونیکی، مکانیکی، هیدرولیکی و نیوماتیکی استفاده می‌شود؛ که قابلیت اطمینان این قطعات چالش‌های زیادی را به دلیل منابع متعدد و مختلف وقوع خرابی احتمالی ایجاد می‌کند.

لازم به گفتن نیست که قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ربات یک موضوع مهم است. برای مثال، با عنایت به ایمنی سیستم ربات، گزارش یک مطالعه نشان می‌دهد که 12 تا 17 درصد حوادث در صنایعی که از فناوری های ساخت پیشرفته استفاده می‌کنند مربوط به تجهیزات تولید خودکار بوده است.

به هرحال، چند سالی است که تعداد زیادی از مقالات در مجلات و کنفرانس‌ها در مورد قابلیت اطمینان، ایمنی و حوزه‌های مرتبط ربات نوشته شده است، بهترین دانش نویسنده از 1991 نشان می‌دهد هیچ کتابی وجود ندارد که همه عناوین در چارچوب موضوعات گفته شده را در برگیرد. این مسئله باعث ایجاد مشکل بزرگ برای جستجوگران اطلاعات به روز شده به طوری که آنان مجبورند از منابع مختلف و متضاد کنکاش کنند.

بنابراین هدف اصلی این کتاب ترکیب همه آن مباحث در یک مجلد و حذف نیاز به کنکاش در منابع مختلف و متضاد برای دستیابی به اطلاعات به روز در رابطه با این موضوع می‌باشد. منابع بسیاری از مواد ارائه شده در بخش منابع هر فصل آورده شده است. این برای خوانندگان مفید خواهد بود در صورتی که خواستار کاوش عمیق‌تر در حوزه یا مبحث خاص باشند. این کتاب شامل یک فصل در مورد مفاهیم ریاضیاتی و فصل بعدی در مورد پایه‌های قابلیت اطمینان و ایمنی با در نظر گرفتن مطالب سودمند برای درک محتوی فصول بعدی می‌باشد. به علاوه، فصلی دیگر به شیوه‌های سودمند برای تحلیل قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم‌های ربات اختصاص یافته است.

مباحث ارائه شده در کتاب به گونه‌ای آورده شده که خواننده نیاز به دانش قبلی برای درک محتویات کتاب نداشته باشد. در موارد مقتضی کتاب شامل مثال‌هایی همراه با راه‌حل است و در پایان هر فصل برای آزمون درک مطلب خواننده در آن مبحث، مسایل زیادی آورده شده است. در پایان کتاب یک فهرست مطول از نشریات از سال 1974 تا 2013 که به طور مستقیم یا غیرمستقیم در مورد قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ربات منتشر شده است برای دادن دیدگاه به خوانندگان از فزونی تحولات در این حوزه ارائه شده است.

این کتاب یازده فصل دارد. فصل اول نیاز به توسعه در زمینه قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ربات؛ حقایق، آمار و مثال‌هایی مربوط به ایمنی/قابلیت اطمینان؛ واژگان و تعاریف مهم و منابع سودمند برای دستیابی به اطلاعات در مورد قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ربات ارائه می‌کند. فصل دوم مروری بر مفاهیم ریاضیاتی مفید برای درک فصول بعدی می‌باشد. برخی از مباحث در این فصل شامل قوانین جبر بولی، ویژگی‌های احتمال، توزیع‌های احتمال و تعاریف سودمند است.

فصل سوم جنبه‌های مختلف قابلیت اطمینان و ایمنی را معرفی می‌کند. فصل چهارم تعدادی از روش‌ها و شیوه‌های سودمند برای تحلیل قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ربات، تحلیل مدهای وقوع خرابی و آثار، روش مارکوف، تحلیل درخت خرابی، فن بازنگری عملیات، تحلیل قابلیت بهره‌برداری و خطر، تحلیل ایمنی واسط و روش درخت احتمال را ارائه کرده است. فصل پنجم به قابلیت اطمینان ربات اختصاص یافته است. برخی از مباحث در این فصل شامل دسته‌بندی وقوع خرابی‌های ربات و علل آنها، اندازه‌گیری قابلیت اطمینان ربات، روش‌های تحلیل قابلیت اطمینان ربات و تحلیل قابلیت اطمینان ربات‌های هیدرولیکی و الکتریکی است.

فصول ششم و هفتم به ایمنی ربات و حوادث و تحلیل آنها اختصاص یافته است. فصل ششم مباحثی از قبیل مشکلات و خطرات ایمنی مرتبط با ربات، نقش سازندگان و کاربران ربات در ایمنی ربات، ملاحظات ایمنی در طراحی، نصب، برنامه‌نویسی و مراحل بهره‌برداری و نگهداری؛ رویکردهای محافظت از ربات، خصیصه‌های رایج ایمنی ربات و وظایف آنها و ملاحظات ایمنی مرتبط با بهره‌برداری ربات جوشکاری را شامل می‌شود. برخی از مباحث در فصل هفتم مثال‌هایی از حوادث مربوط به ربات، علل و منابع حوادث، توصیه‌های سودمند برای جلوگیری از صدمه به انسان توسط ربات و روش‌هایی برای انجام تحلیل حوادث مرتبط با ربات می‌باشد.

فصل هشتم به جنبه های مهم و مختلف نگهداری ربات و نیازهای مربوط به نگهداری و انواع نگهداری، رویکردهای نظارتی و تشخیصی، خطوط راهنما مفید برای محافظت از کارکنان نگهداری ربات و مدل‌هایی برای انجام تحلیل نگهداری ربات پرداخته است. فصل نهم به عوامل انسانی و ملاحظات ایمنی در محل‌های کاری ربات اختصاص یافته است و مباحثی از قبیل موضوعات مرتبط با عوامل انسانی طی فرایند یکپارچه‌سازی سیستم رباتیک کارخانه، تکالیف رایج انسان و ربات، نقش‌های ربات راجع به انسان‌ها، انسان‌ها در معرض ریسک ربات و خطوط راهنمای مفید برای محافظت از متصدیان و مدرسان ربات، شیوه‌هایی برای محدود نمودن حرکات ربات و روش‌هایی برای انجام تحلیل خطای انسانی و ایمنی در محل‌های کار رباتیک را در بر می‌گیرد.

فصل دهم به آزمون ربات‌ها، محاسبه هزینه و داده‌های وقوع خرابی می‌پردازد. برخی از مباحث این فصل شامل آزمون عملکرد ربات‌ها، روش‌های آزمون، آزمون قابلیت اطمینان ربات، هزینه پروژه، مدل‌هایی برای برآورد هزینه‌های مرتبط با ربات، داده‌های خرابی، گزارش‌دهی وقوع خرابی و سیستم مستندسازی ربات‌ها می‌باشد. سرانجام در فصل یازدهم، شش مدل ریاضیاتی برای تحلیل قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم ربات ارائه شده است.

این کتاب برای طیف وسیعی از اشخاص، شامل مهندسان سیستم، مهندسان طراحی، مهندسان قابلیت اطمینان، مهندسان ایمنی، متخصصین مهندسی که در حوزه رباتیک کار می‌کنند، محققین و مدرسانی که با سیستم‌های رباتیک درگیر هستند، دانشجویان کارشناسی ارشد در مهندسی سیستم، قابلیت اطمینان و ایمنی مفید می‌باشد.

نویسنده عمیقاً مرهون اشخاصی زیادی از قبیل اعضای خانواده، همکاران، دوستان و دانشجویانی است که در این کار دیده نشده‌اند. همچنین از فرزندانم که سهم‌ آنان در این اثر دیده نشده است قدردانی می‌شود. در آخر اما نه حداقل، از همسرم، رز، نیمه دیگر و دوستم، برای تایپ کل کتاب و برای کمک بهنگام در نمونه‌خوانی سپاسگزارم.